[发明专利]一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器制造方法

说明书

本发明公开了一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器及其应用，该织物传感器由以下步骤组成：选择一种高性能介电纤维和碳纤维，织成织物，作为传感器主体，测试并计算其电磁屏蔽效能、频率选择特性和电阻应变特性，根据所需的工作频率和要达到的屏蔽效能，主要通过设计碳纤维的织入量，其次通过经纬向碳纤维和经纬向介电纤维的排布和分布均匀性，本发明涉及柔性电子器件以及功能和智能纺织品技术领域。该机织结构电阻式含碳纤维织物传感器及其应用，以机织方式将高性能导电碳纤维和高性能介电纤维构筑出可以变形的高强度纺织结构材料，通过纺织多层次结构及其变形，实现了一种兼具应变传感，电磁屏蔽及频率选择等功能的织物传感器。

技术领域

本发明涉及柔性电子器件以及功能和智能纺织品技术领域，具体为一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器制造方法。

背景技术

具有感知能力的智能织物在许多应用中都很有价值，比如压缩疗法监测，感应手套功能掌握识别和运动传感，手的姿势和手势监测，膝关节角度测量，动作捕捉，中风病人治疗评估，腰椎曲度监测，身体姿势和手势分析，生物力学变量监测、慢性心肺疾病监测，心肺监测迹象，精神健康缓解监测和其他健康相关应用。

智能织物通常涉及传统织物的功能材料涂层，如导电材料(如碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等)，但涂层织物在织物洗涤过程中的耐久性值得关注。另一种方法是将传感器集成到织物中，传感器的耐久性、单一功能、有限的功能区域和成本令人担忧。本发明涉及一种不同的织物传感器，即使用机织结构含碳纤维混杂织物作为传感器，这种传感器兼具应变传感功能，电磁屏蔽及频率选择功能等，克服了上述问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器制造方法，解决了传感器兼具应变传感功能，电磁屏蔽及频率选择功能不完善的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器制造方法，该织物传感器由以下步骤组成：

步骤1：选择一种高性能介电纤维和碳纤维，织成织物，作为传感器主体，测试并计算其电磁屏蔽效能、频率选择特性和电阻应变特性；

步骤2：根据所需的工作频率和要达到的屏蔽效能，主要通过设计碳纤维的织入量，其次通过经纬向碳纤维和经纬向介电纤维的排布和分布均匀性，与所述高性能介电纤维织造成织物传感器，实现电磁屏蔽；

步骤3：根据所需要达到的屏蔽效能和频率选择要求，主要通过设计碳纤维经纬向碳纤维和经纬向介电纤维的排布和机织组织单元形状与尺寸，其次通过碳纤维的织入量，与所述高性能介电纤维织造成织物传感器，实现电磁屏蔽选择特性，即对电磁波在特定频率的高透过或特定频率的高吸收；

步骤4：根据所需要达到的电阻应变特性，主要通过设计经纬向碳纤维平行排布、纤维间的接触和交织，即从形变时产生距离变化到形变时产生接触数量和接触面积变化再到形变时产生接触和滑移，而不通过碳纤维伸长，与所述高性能介电纤维织造成织物传感器，实现拉伸、刺压、扭转和摆动等应变时电阻明显变化且存在特定对应规律的织物传感器；

其中，所述碳纤维和介电纤维均为高性能纤维，织造成的传感器织物强度均不低于200MPa，并可作为复合材料基材。

优选的，机织织物传感器包括经纬向碳纤维、经纬向介电纤维混织布和电极，碳纤维至少织入传感织物经向和纬向的至少一项，至少两个电极。